KR20150144572A - 화물이송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현수차량의 위치가 검출될 수 있는 2상2열 리니어 모터 추진시스템을 갖는 화물이송장치에 관한 것으로, 화물 하역 지점에서 보관 지점까지 이어지며 가이드레일이 양측에 형성되는 수송라인을 포함하는 교각부와, 가이드레일을 따라 이동되는 선형 베어링부와, 선형 베어링부에 의하여 하중이 지지되며 저면에 구비되는 화물리프터를 포함하는 현수차량;과, 상기 현수차량에 길이방향으로 2열로 마련되어 자계를 발생시키는 계자부와, 자계부에 대응되도록 상기 가이드트랙에 2열로 마련되어 자계부와의 상호작용으로 현수차량의 추진력을 발생시키는 전기자부를 포함하는 구동부; 및, 상기 현수차량에서 상기 가이드트랙의 저면과 대향되는 면에 마련되는 제2계자부와, 가이드트랙의 저면에 설치되어 제2계자부의 계자자속에 의해 유기된 기전력을 검출시키는 서치코일부와, 상기 서치코일부에서 검출된 신호를 수신하여 상기 현수차량의 위치를 결정하는 제어부를 포함하는 위치검출부;를 포함하여, 차륜 휠로 현수차량의 하중이 지지되는 경우보다 하중이 분산되고, 축하중이 감소되며, 곡선부에서 소음이 저감되고, 실시간 위치제어가 가능하게 되어 최소한의 중량으로 높은 토크 및 제어력을 발휘할 수 있는 화물이송장치를 제공하고자 한다.

Description

화물이송장치{Freight transport device}

본 발명은 화물이송장치에 관한 것으로, 특히 통상의 차륜 대신에 선형 베어링이 레일과 접촉되며 2상2열리니어모터 추진시스템과 유도기전력 타입의 위치검출부를 갖는 화물이송장치에 관한 것이다.

종래의 항만에서의 컨테이너 이송을 위한 화물 이송시스템에서 접안위치에서의 선박에 대한 선적 및 하역 작업은 대형 크레인에 의해 수행되고, 접안위치와 적하장 사이에서의 컨테이너의 이송은 거리에 따라서 트럭이나 지게차 등에 의해 수행되며, 적하장에서의 적재 분리는 다시 지게차 또는 별도로 설치된 크레인에 의해 수행된다.

즉, 종래의 항만에서의 컨테이너 이송에는 각각의 단계마다 처리과정이 분리되고 다수의 운전자가 필요하여 인건비 증가를 초래하게 됨은 물론 화석연료를 사용하게 되어 연료비가 다량 소요되며 결과적으로 비용이 증가되는 문제가 있게 된다.

이러한 문제의식에 따라 본 출원인은 등록특허공보 제10-0986837호의 '화물 이송장치'에서 화물의 적하장에서 현수차량이 이동되는 고가 가이드웨이 트랙을 설치하여, 화물의 선적, 하역 및 적하장에서의 적재 작업을 현수차량에 의해 일괄하여 연속 처리될 수 있게 되는 화물 이송장치에 대하여 제안한 바 있다.

상기 발명에 따르면 화물의 적재 및 분리가 연속적으로 처리될 수 있게 되고 트럭이나 지게차의 사용이 배재될 수 있어 인건비, 유류비가 현저히 절감되며 화석연료 사용 억제로 공해 발생이 감소되는 효과가 있게 된다.

다만, 컨테이너는 그 중량이 상당하므로 컨테이너를 파지하는 화물리프터가 저면에 구비되고 가이드웨이 트랙을 따라 이동되는 현수차량을 제어시키는 데에는 고용량 견인전동기가 필요하나 고용량의 견인전동기는 중량이 크므로 상기 화물이송장치에서 컨테이너를 파지하여 이동시키는 상기 현수차량에는 쓸 수 없게 된다.

따라서 이 경우 본 출원인이 제안하였던 등록특허공보 제10-1372426호의 '2상2열리니어 펄스 모터 추진시스템'을 상기 화물이송장치에 적용시키면 큰 중량의 고용량 견인전동기를 쓰지 않고서도 비점착 구동 특성을 통하여 가속 성능, 토오크 특성이 개선될 수 있으며 고속 주행, 정지, 전/후진 방향전환 기능이 구현될 수 있고, 컴팩트하게 고정자(전기자 측)가 구성될 수 있게 된다.

그런데, 화물운송장치에서의 현수차량은 현수식이라는 문제로 인하여 차륜이 현수차량에 수평 차축으로 연결되게 된다. 통상의 열차 등에서는 차륜은 양축으로 지지되나, 현수차량에서의 차륜은 일방 수평 차축으로만 연결되어 수평 차축에 무리가 갈 수 밖에 없다.

그리고, 차륜에 의하여 현수 차량이 주행될 경우 차륜과 레일간의 마찰로 인하여 소음이 발생되게 되고, 화물운송장치의 교각부의 모서리 코너에서는 코너가 큰 곡률 반경을 가지는 라운드 형상이라 하더라도 큰 소음이 발생되고 차륜의 마모로 인한 유지보수의 문제가 발생된다.

또한 현수차량은 공중에 매달린 상태이므로 유지보수를 위해서는 대형 크레인이 동원되어야 하므로 유지보수를 위한 시간과 인력의 투입도 막대한 실정이다.

그리고 리니어 모터 방식의 구동일 경우에는 차륜과 레일간의 마찰이 최소화 되어야 하는데 큰 하중이 걸리는 차륜 방식에서는 한계가 있을 수 밖에 없다.

따라서 본 발명은 본 출원인의 선출원된 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템을 또 다른 본 출원인의 선출원인 화물 이송장치에 적용시키는 한편 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템을 개선하여 화물 이송장치의 현수차량에서도 현수차량의 정확한 위치가 검출될 수 있는 위치검출장치가 적용되는 화물 이송장치를 출원하고자 하는 것이다.

등록특허공보 제10-0986837호(등록일자: 2010.10.04)

등록특허공보 제10-1372426호(등록일자: 2014.03.04)

이에 본 발명은 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로써, 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템이 마련되는 화물 운송장치에 있어서 종래의 차륜보다 소음 및 지지강도가 증가되고 축하중을 감소시킬 수 있는 구름 수단이 구비되게 하며, 현수차량의 정확한 위치가 검출될 수 있는 위치검출장치가 적용되는 화물 이송장치를 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화물 이송장치는, 다수개의 열로 나란히 배치되는 복수개의 수직기둥과, 수직기둥의 상부 끝단을 인접열의 최단거리끼리 서로 연결시키는 복수개의 수평보와, 길이방향으로 길게 형성되고 복수개의 수평보와 교차되면서 수평보의 저면에 고정 지지되며 양 측에 가이드레일이 형성되는 수송라인, 을 포함하는 교각부와, 교각부 양측의 가이드레일에 각각 구비되어 가이드레일을 따라 이동되는 선형 베어링부와, 상부로 개방되고 길이방향으로 일정 길이만큼 길게 형성되어 상기 수송라인이 내포되는 공간이 형성되며 상부 양 끝단이 상기 선형 베어링부에 각각 고정 연결되어 하중이 지지되는 몸체와, 몸체 저면에 구비되는 화물리프터를 포함하는 현수차량과, 상기 현수차량 몸체의 안쪽 양측 각각에 길이방향으로 마련되어 자계를 발생시키는 계자부와, 상기 계자부에 대면되도록 상기 수송라인의 양측에 부착되어 계자부와의 상호작용으로 현수차량의 추진력을 발생시키는 전기자부를 포함하는 구동부 및, 상기 현수차량의 바닥면에 마련되는 제2계자부와, 제2계자부와 대면되도록 상기 수송라인의 저면에 설치되어 제2계자부의 계자자속에 의해 유기된 기전력을 검출시키는 서치코일부와, 상기 서치코일부에서 검출된 신호를 수신하여 상기 현수차량의 위치를 결정지우는 제어부, 로 구성되는 위치검출부를 포함하여 이루어진다.

이때 상기 선형 베어링부의 구름재는 볼 베어링 또는 롤러 베어링이며, 선형 베어링부는 구름재에 공급되는 윤활유 공급기를 더 포함한다.

한편 코너에서 부드러운 방향전환을 위하여 현수차량의 몸체는 수직방향으로 복수개로 분할되고, 분할되는 몸체의 개개의 분할부위는 인접되는 분할부위와 서로 힌지 축으로 교차 연결되는 복수개의 링크바로 연결되며, 상기 선형 베어링부의 구름재는 상기 몸체의 개개의 분할부위 각각에 분산 배치되도록 할 수 있다.

그리고, 상기 수송라인은 복수개가 격자를 이루도록 배치되어 서로 교차점이 형성되고, 상기 교각부는 교차점에서 현수차량의 방향을 전환시키는 방향전환기를 더 포함하게 된다.

그리고 서치코일부는, 바람직하게는 길이 방향으로 일정 간격마다 반복되어 절곡 또는 만곡된 형태를 갖는 단선 또는 연선 구조인 것으로 한다.

또한 서치코일부는, 바람직하게는 길이 방향으로 일정 간격마다 반복되어 절곡 또는 만곡된 형태를 갖는 단선 또는 연선 구조인 제1서치코일과; 상기 제1서치코일과 동일하게 구성되되 길이 방향으로 180ㅀ의 위상차를 갖도록 마련되는 제2서치코일로 구성된다

이때, 상기 서치코일부는 현수차량의 제2계자부 보다는 폭이 최소한 같거나 더 크도록 함이 바람직하다.

여기서, 상기 제어부는 상기 서치코일부로부터 수신받는 검출신호를 카운트하여 현수차량의 위치를 결정하며, 현수차량은 정지 위치에 따라서 상기 전기자부의 2상 신호 중에 어느 하나의 위상 전원 공급만으로 전 후진 여부가 결정되게 된다.

본 발명에 따른 화물이송장치에는, 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 현수차량에서 구름재로서 종래의 차륜 대신에 선형 베어링을 채택하게 되어 소음이 현저하게 감소하게 되고 종래 차륜에 적용되던 수평 차축 대신에 현수차량의 하중을 복수개의 베어링이 직접 상부에서 받게 되어 하중의 분산 및 수평차축 뒤틀림의 우려도 없어지며, 현수차량의 하중이 종래 차륜 대신 복수개의 베어링으로 지지되는 점에서 지면과의 마찰이 현저하게 감소되어 리니어 모터 추진 방식 하에서 더욱 강력한 구동 및 차량 제어가 가능하게 된다.

둘째, 기차역이나 항만 등에 설치 가능하며 트럭이나 지게차가 필요없는 연속 공정이 가능한 화물이송장치에서 큰 중량의 컨테이너가 이송되는 경우에도 가속 성능, 토오크 특성이 개선될 수 있으며 고속 주행, 정지, 전/후진 방향전환 기능이 구현될 수 있고, 컴팩트하게 설치될 수 있는 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템이 이송 차량에 사용될 수 있으면서도 유도기전력에 의한 위치 검출이 가능하게 되는 제2계자부와 서치코일부를 두게 되어 이송 차량의 위치 검출을 위하여 비콘, 발리스, 액티브 테그 및 리더, GPS 등과 같은 별도의 위치검지장치를 부가하지 않고 간단한 구성만으로 현수차량의 위치 검출이 이루어질 수 있게 된다.

셋째, 추진코일인 전기자부에서 발생되는 주전력에 의해 발생되는 동일 주파수의 노이즈는 상쇄되어 제거됨으로써, 별도의 노이즈 제거를 위한 필터회로 없이도 컨테이너가 적재된 이송 차량의 검출이 이루어질 수 있게 된다.

넷째, 본 발명에 따른 위치검출장치는 비접촉식으로 검출이 이루어지므로 위치검출장치의 유지보수비를 크게 절감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 이송장치가 설치되는 항만의 측면도,
도 2는 도 1의 본 발명의 화물 이송장치의 가이드트랙의 격자상 구조를 나타내는 전체 사시도,
도 3의 (a)와 (b)는 본 발명에 의한 화물이송장치에서의 현수차량에 종래의 차륜이 적용되는 경우와 선형 베어링이 적용되는 경우를 각각 나타낸 정단면도,
도 4a는 본 발명의 선형 베어링부에 볼 베어링이 적용되는 것을 나타내는 사시도,
도 4b와 4c는 본 발명의 선형 베어링부에 롤러 베어링이 적용되는 것을 나타내는 사시도,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 의한 화물 이송장치의 현수차량의 일 실시예를 나타내는 정단면도,
도 6a와 6b는 현수차량에 차륜이 적용되는 경우와 선형 베어링부가 적용되는 경우 현수차량의 길이 변화를 보여주는 사시도,
도 7a와 7b는 코너에서의 원활한 조향을 위하여 현수차량의 몸체가 분할되어 서로 거리가 가변 가능하게 연결되는 것을 나타내는 실시예를 나타낸 도면,
도 7c는 도7a 및 7b의 현수차량이 코너에서 조향되는 것을 나타내는 평면도,
도 8은 격자구조의 가이드트랙의 분기점의 구조를 나타내는 부분 사시도,
도 9a와 9b는 도8의 분기점에서 방향전환기의 작동을 나타내는 측면도,
도 10은 본 발명에 따른 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출부의 구성을 보여주는 도면,
도 11은 본 발명에 따른 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치의 블록 구성도,
도 12는 본 발명에 따른 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치의 작동예를 설명하기 위한 도면,
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치의 구성을 보여주는 도면,
도 14의 (a)(b)는 본 발명에 따른 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치에서 서치코일부의 출력파형과 전력변환장치의 출력파형을 예시한 도면,

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명인 화물운송장치에서 현수차량 및 현수차량에 적용되는 선형 베어링부와 선형 베어링부의 구체적인 실시예들을 살펴보고, 코너에서의 원활한 조향을 위하여 현수차량의 몸체를 분할시키는 실시예 및 수송라인의 분기점 구조를 차례로 살펴본 후, 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 추진 원리를 살펴본 다음 위치검출장치의 구조 및 작동원리를 살펴보기로 한다.

등록특허공보 제10-0986837호의 화물이송장치와 등록특허공보 제10-1372426호의 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템과 공개특허공보 제10-2014-0054663호의 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치는 이미 공지된 발명이므로 필요한 부분 이외에는 자세한 설명은 생략하기로 하겠다.

도 1은 본 발명인 화물운송장치의 전체 모습을 나타내는 측면도이며 도 2는 본 발명인 화물 이송장치의 수송라인(130)의 바람직한 실시예인 격자상 배치 모습을 나타내는 전체 사시도이다.

도 1과 도2 및 도5a를 참조하면, 본 발명인 화물운송장치는 다수개의 열로 나란히 배치되는 복수개의 수직기둥(110)과, 수직기둥(110)의 상부 끝단을 인접열의 최단거리끼리 서로 연결시키는 복수개의 수평보(120)와, 길이방향으로 길게 형성되고 복수개의 수평보(120)와 교차되면서 수평보(120)의 저면에 고정 지지되며 양 측에 가이드레일(135)이 형성되는 수송라인(130), 을 포함하는 교각부(100)와,

교각부 양측의 가이드레일(135)에 각각 구비되어 가이드레일(135)을 따라 이동되는 선형 베어링부(200)와,

상부로 개방되고 길이방향으로 일정 길이만큼 길게 형성되어 수송라인(130)이 내포되는 공간이 형성되며 상부 양 끝단이 선형 베어링부(200)에 각각 고정 연결되어 하중이 지지되는 몸체(310)와, 몸체(310) 저면에 구비되는 화물리프터(320) 를 포함하는 현수차량(300)과,

현수차량(300) 몸체(310)의 안쪽 양측 각각에 길이방향으로 마련되어 자계를 발생시키는 계자부(410)와, 계자부(410)에 대면되도록 수송라인(130)의 양측에 부착되어 계자부(410)와의 상호작용으로 현수차량(300)의 추진력을 발생시키는 전기자부(420)를 포함하는 구동부(400)및,

현수차량(300)의 바닥면에 마련되는 제2계자부(510)와, 제2계자부(510)와 대면되도록 수송라인(130)의 저면에 설치되어 제2계자부(510)의 계자자속에 의해 유기된 기전력을 검출시키는 서치코일부(520)와, 서치코일부(520)에서 검출된 신호를 수신하여 현수차량(300)의 위치를 결정지우는 제어부(530), 로 구성되는 위치검출부(500)를 포함하여 이루어진다.

도 2에서는 복수개의 수송라인(130)이 서로 교차되도록 배치되어 교차점(160)이 형성되는 모습이 도시되어 있으며 도8과 도9에서는 컨테이너(C)가 저면에 적재되는 현수차량(300)이 교차점(160)에서 직각 방향으로 이송 방향이 전환될 수 있는 구조가 나타나 있다.

도 1을 참조하면, 수송라인(130)이 배가 정박 해 있는 위치의 상부까지 수평으로 돌출되어 돌출부(150)가 형성된다. 돌출부(150)가 배의 상부에 위치함으로 인하여 배와 본발명에 의한 화물이송장치 사이에 별도의 크레인이 배치될 필요가 없게 된다. 이 돌출부(150)의 하중을 지지시키기 위하여 지지케이블(151)이 돌출부(150)의 끝단과 인접되는 기둥(110)의 상부가 연결되도록 설치될 수 있다.

수송라인(130)과 (120)을 지지시키는 기둥(110)은 도 5a를 참조하면 좀 더 명확하게 이해될 수 있다.

도 5a는 가이드트랙(120)과 가이드트랙(120)을 따라 이동되는 현수차량(200)의 일 실시예를 나타내는 단면도이다. 도 5a 내지 도 5c는 현수차량(200)과 가이드트랙(120)에 대한 서로 다른 실시예를 보여주고 있으나 공통점 중 하나는 수송라인(130)과 수송라인(130)을 지지시키는 수직기둥(110)의 결합 구조이다.

현수차량(300)은 현수식 구조를 취하므로 수직기둥(110)이 수송라인(130)의 바로 아래에 배치되면 기둥(110)과 현수차량(300)은 서로 충돌을 일으킬 수 있다. 따라서 수직기둥(110)은 수송라인(130)의 수직 하방에 배치되지는 않으며 도 5a에서 볼 수 있듯이 수송라인(130)의 상부에 수평보(120)가 수송라인(130)과 교차되도록 배치되며 수직기둥(110)은 수송라인(130)이 아닌 수평보(120)의 양단을 지지하게 된다. 이때, 수송라인(130)은 수평보(120)의 저면에 고정되어 지지되게 되는 것이다.

하지만, 수송라인(130)을 바닥에 대하여 지지시킬 수만 있다면 수직기둥(110)의 형상은 반드시 도 1내지 도 5c에 한정되는 것은 아니다.

다음으로는 본 발명의 화물이송장치에서 현수차량(300)의 무게를 지탱시키면서 현수차량과 수송라인(130)에 형성되는 가이드레일(135)과의 접촉지점에 마련되는 선형 베어링부(200)에 대하여 설명하기로 한다.

선형 베어링부(200)의 일 실시예가 도3의 (b)에 나타나 있다. 도 3의 (a)는 현수차량이 통상의 차륜에 의하여 지지되는 모습이 도시되어 있다. 통상의 차륜은 도 3의 (a)에서처럼 현수차량과 차륜을 연결시키는 수평의 차축이 반드시 필요하게 된다.

수평의 차축은 현수차량(300) 및 현수차량의 하부에 매달리는 컨테이너의 무게를 모두 지탱하여야 하므로 하중의 부담이 클 수밖에 없다. 그리고 하중의 부담으로 인하여 수평의 차축이 뒤틀어진다거나 차륜의 마모로 인하여 차축 또는 차륜의 교체가 필요하게 될 경우 별도의 대형 크레인에 의하여 현수차량(300)을 매단 상태에서 유지 보수 작업을 하여야 하게 된다.

또한, 통상의 차륜은 코너 구간의 진행이나 출발 정지 시에 소음과 진동을 수반하게 되어 전체 교각부(100)의 수명을 단축시키는 요인이 되며 작업자의 피로도를 가중시키는 요인이 된다.

따라서 통상의 차륜보다도 현수차량(300)의 하중의 지지가 더 용이하면서도 소음과 진동이 감소될 수 있는 대체물이 필요하게 된다.

이런 점에서 차륜을 대체할 수 있는 구름재로서 선형 베어링부를 적용시키게 되는 것이다. 선형 베어링부는 볼 또는 롤러 등의 구름재(210)와 구름재에 공급되는 윤활유 공급기(220)를 포함하여 이루어진다. 이때 도3의 (b)처럼 가이드레일(135)이 형성되는 측단부의 저면에 폐윤활유 수집기(230)가 구비될 수도 있고 혹은 도시되지는 않았지만 윤활유가 계속 순활될 수 있는 윤활유 순환수단이 구비될 수도 있다.

도 4a내지 4c에는 선형 베어링부(200)의 실시예들이 도시되어 있다. 도 4a의 선형베어링부(200)에는 볼 베어링이 구름재(210)로 적용되는 모습이 도시되어 있으며 도 4b에는 롤러 베어링이 구름재(210)로 적용되는 모습이 도시되어 있다.

특히 도 4c에는 가이드레일(135)의 단면 형상이 서로 대칭되는 경사면으로 되고, 롤러 베어링이 각각 양 경사면에 선 접촉이 되도록 구비된다. 도 4b와 도 4c의 롤러 베어링은 도 4a의 볼 베어링에 비하여 가이드레일(135)과 선형으로 접촉하게 되므로 점접촉이 이루어지는 볼 베어링 보다 접촉 면적이 넓어 하중의 지지가 용이한 장점이 있다.

특히 도 4c의 롤러 베어링은 V자 형상의 베어링에 의하여 하중이 양 방향으로 분산되므로 하중의 부담이 더 적어져서 베어링 표면의 마모가 적어 유지보수에 들어가는 노력과 비용이 훨씬 절감될 수 있게 된다.

그런데 차륜이 선형 베어링으로 대체되면 차륜보다 훨씬 넓은 길이에 의하여 하중이 분산될 필요가 있으므로 도 6a와 도 6b의 비교에서 볼 수 있듯이 현수차량(300)의 길이가 길어지게 된다. 하지만 그만큼 하중이 분산되게 되어 개개 베어링의 마모는 훨씬 적어지게 되므로 마모에 의한 설비 교체의 필요성이 그만큼 적어지게 되는 것이다. 도 6a는 종래의 차륜이 적용되는 경우의 현수차량(300)이며 도 6b는 선형 베어링부(200)가 적용되는 본 발명에 의한 화물이송장치에서의 현수차량(300)이다.

그리고, 도 7a 내지 도 7c에는 본 발명에서의 현수차량(300)의 또다른 실시예로서 코너에서의 원활한 조향을 위하여 현수차량(300)의 몸체(310)가 복수개로 분할되는 경우의 실시예가 도시되어 있다.

본 발명의 화물운송장치에서 수송라인(130)은 도 2에는 도시되지 않았지만 외곽 부위에서는 도 7c에서처럼 직각이 형성되지 않고 라운드 형상을 띠게 될 수 있다. 이 경우 라운드 부위에서 현수차량(300)이 원활하게 방향전환 될 수 있으려면 현수차량(300)의 몸체(310)가 라운드 부위에 맞게 곡선 형상을 이룰 수 있어야 한다.

따라서 현수차량(300)의 몸체(310)를 복수개로 분할 형성시키고, 분할되는 현수차량의 각 몸체들(310-1,310-2,310-3,310-4)에 구비되는 선형 베어링부(200) 역시 각 분할부위에 고르게 분산 배치 되도록 분할되게 된다.(210-1,210-2,210-3,210-4) 다만 도면상에서는 하나의 분할 현수차량(310-1)에 하나의 구름재(210-1)가 구비되는 것으로 도시되어 있으나, 하나의 분할 현수차량(310-1)에 둘 이상의 구름재가 배치되어도 무방하다.

이렇게 분할되는 현수차량의 각 몸체들(310-1,310-2,310-3,310-4)은 링크바들에 의하여 서로 연결되며 링크바 각각은 서로 교차되는 지점에 힌지축으로 연결되어 가변가능하게 된다.

도 7a의 실시예에서의 링크바를 제1링크바라고 하기로 하면, 각 제1링크바(312)는 인접되는 링크바와 제1힌지축(313)으로 연결되어 서로 가변가능하게 되며, 제1링크바는 분할되는 현수차량의 각 몸체들(310-1,310-2,310-3,310-4)에 제1회전연결축(314)으로 연결된다. 따라서 이때는 분할되는 현수차량의 각 몸체들(310-1,310-2,310-3,310-4) 사이의 거리가 가변될 때 힌지축(313)의 위치가 상하로 이동되게 된다.

도 7b의 실시예에서의 링크바를 제2링크바라고 하기로 하면, 각 제2링크바(315)는 인접 현수차량의 몸체에 함께 결합되며 두 개의 제2링크바가 도 7bd에서처럼 서로 교차되면서 연결된다. 이 때 두 제2링크바의 교차점은 제2힌지축으로 서로 연결되는데, 현수차량의 각 몸체들(310-1,310-2,310-3,310-4) 사이의 거리가 가변될 때 도 7a에서와는 달리 제2링크바와 현수차량의 각 몸체들(310-1,310-2,310-3,310-4)을 연결하는 제2회전연결축(317)이 상하로 이동되게 된다. 여기서 제2회전연결축(317)이 상하로 가변될 수 있도록 현수차량의 각 몸체들(310-1,310-2,310-3,310-4)의 배면에는 회전연결축 가이드(318)가 형성되도록 한다.

도 7c에는 도 7a 또는 7b에서처럼 형성되는 현수차량(310)이 코너에서 조향되는 모습이 도시되어 있다. 코너의 곡률 외주면 부위의 현수차량의 각 몸체들 사이의 거리가 내주면 부위의 현수차량의 각 몸체들 사이의 거리보다 크게 되어 코너에서 조향됨을 알 수 있다.

참고로, 종래의 차륜 방식은 모든 차륜이 독립 가변 축을 가지는 경우를 제외하고는 일정 곡률 반경 이상의 곡선 구간에서만 안정된 운행이 가능하다. 따라서 본 발명에 의한 화물이송장치에서와 같이 작은 곡률 반경에서 원활하게 조향이 이루어지기 위해서는 선형 베어링을 채택하는 한편 도 7a 또는 7b에서와 같이 현수차량(300)을 분할하여 연결시키는 것이 필요하다.

다만, 현수차량(300)이 분할되지 않고 기본 실시예에서처럼 일체형으로 되는 경우에는 교각부(100)의 코너를 라운드 형상으로 하지 않고 뒤에서 후술하게 될 방향전환기(140)로 현수차량(300)의 방향이 전환되도록 할 수 있다.

다음으로 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 수송라인(130)과 현수차량(300) 및 현수차량(300)에 마련되는 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템과 위치검출부(500)의 배치 구조를 살펴보기로 한다.

도 5a의 실시예에서는 수송라인(130)의 단면은 '王'의 형상을 취하고 있다. 王자 형상의 양측에 상부와 하부에 각각 형성되는 요입부 중에서 상부의 양측 요입부에는 가이드레일(135)과 선형 베어링부(200)가 상하로 접하도록 배치되고, 하부의 양측 요입부에는 계자부(310)와 전기자부(320)가 서로 대향되게 배치된다. 다만, 도 5a의 실시예는 전적으로 도 5a의 형상에 한정되는 것은 아니고 상부의 양측 요입부에 계자부(410)와 전기자부(420)가 배치될 수 있으며 이때는 하부의 양측 요입부에 가이드레일(135)과 선형 베어링부(200)가 배치될 수 있을 것이다.

그리고, 도 5a의 실시예에서, 현수차량(200)에서 王형상의 수송라인(130)의 저면과 마주보는 현수차량(300)의 몸체(310)의 바닥 상면에는 제2계자부(510)가 설치되고 수송라인(130)의 저면에는 서치코일부(520)가 설치된다. 제2계자부(510)와 서치코일부(520)의 상호작용 및 그 효과에 대해서는 다시 후술하기로 한다.

또한 수송라인(130)에는 전원 공급용 급전궤조레일이 설치될 수 있으며 이는 공지된 기술이므로 도면에서는 생략되었다.

도 5b의 실시예에서는 전기자부(420)가 하부 요입부의 안쪽 수직면이 아니라 요입부의 바닥면에 설치되고 계자부(410) 역시 전기자부(420)에 대향되도록 설치되어 있다. 이럴 경우 도 5a의 실시예에 비하여 좌우의 횡방향으로 힘이 작용하지 않게 되어 보다 안정적인 주행이 가능하게 된다.

도 5c의 실시예에서는 수송라인(130)의 단면 형상이 王 형상이 아니라 ■ 형상을 취하며, 전기자부(420)는 상면의 양측에 배치되게 되고, 계자부(410)는 현수차량(300)에서 전기자부(420)에 대향되는 면이 형성되도록 연장되는 면의 저면에 배치되어 계자부(410)가 전기자부(420)와 상호작용이 일어날 수 있게 된다.

다만, 도 5c에서도 계자부(410) 및 전기자부(420)가 상부에 배치되고 가이드레일(135) 및 선형 베어링부(200)가 하부에 배치될 수 있다.

도 5c의 실시예에서는 계자부(410)와 전기자부(420)의 상호작용이 도 5b와 마찬가지로 수직방향으로 일어남으로써 횡방향의 힘이 작용하지 않아 안정적인 구동이 가능한 한편, 수송라인(130)의 구조가 좀 더 단순해지며 수송라인(130)의 자체 중량도 감소하게 되어 교각부(100)의 구조물의 안정성이 좀 더 향상될 수 있게 된다.

다만, 상기에서 설명된 도 5a 내지 도 5c의 실시예는 하나의 예시일 뿐이며 본 발명이 구현되는 이와 유사한 변형 예들은 얼마든지 있을 수 있을 것이다.

도 8 및 도 9에는 교차점(160)과 방향전환기(140)에 대하여 도시되어 있다.

배나 기차에서 하역되는 컨테이너(C)가 필요에 따라 여러 장소에 분산 집적되기 위해서는 수송라인(130)은 한 방향으로만 형성되는 것만으로는 부족하며 종 방향과 횡 방향으로 모두 이동이 가능하도록 형성되어야 한다. 도 2에는 이처럼 수송라인(130)이 서로 직교하여 격자 형상이 이루어지도록 배치되어 있는 것이 도시되어 있다. 즉, 현수차량(300)은 도 2의 가로방향 수송라인(130)에서 세로방향 수송라인(130)으로 옮겨갈 수 있어야 한다.

이렇게 하여 직교되는 위치에 형성되는 교차점(160)에서 현수차량(300)의 진행 방향이 직각으로 전환 될 수 있게 해 주는 것이 바로 방향전환기(140)이다.

도9를 참조하면, 방향전환기(140)는 교차점(160)에 현수차량(300)이 도착되면 교차점(160)의 세로 또는 가로 방향의 수송라인(130)과 일정 간격을 두고 단락된 별도의 교차점 수송라인(143)에 현수차량(300)이 옮겨타게 되고, 이 별도의 교차점 수송라인(143)은 상부의 방향전환기(140)와 방향전환기에 연결된 회전축(142)에 의하여 회전되면서 직각 방향으로 그 방향이 전환되게 되어 결국 현수차량(300)의 진행방향이 수직으로 전환될 수 있게 된다. 방향전환기(140)는 교차점(160)에서 지지대(141)에 의하여 전 후의 수송라인(130)에 연결된다.

도 9에는 교차점(160)에 도착되는 현수차량(200)의 방향이 전환되는 모습이 시간 순서로 도시되어 있다.

이하에서는 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 추진 원리를 살펴본 다음 위치검출장치의 구조 및 작동원리를 살펴보기로 한다.

구체적인 실시예의 설명에 앞서서, 본 발명에서 2상2열 리니어 펄스 모터 추

진시스템은 배경기술에서도 설명한 것과 같이, 본 출원인의 등록특허 제10-1372426호와 실질적으로 동일하다. 따라서 본 실시예에서는 중복되는 설명은 생략하며 본 발명의 특징적인 구성을 중심으로 설명하기로 한다.

도 10은 본 발명에 따른 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치의 구성을 보여주는 도면이며, 도 11은 본 발명에 따른 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치의 블록 구성도이다.

도 5a와 도 10 및 도 11을 참고하면, 본 발명에 따른 위치검출장치는 도 5a의 현수차량(300)에서 수송라인(130)의 저면과 대향되는 면에 마련되는 제2계자부(510)와, 수송라인(130)의 저면에 설치되어 제2계자부(510)의 계자자속에 의해 유기된 기전력을 검출시키는 서치코일부(520)와, 서치코일부(520)에서 검출된 신호를 수신하여 현수차량(300)의 위치를 결정하는 제어부(미도시)를 포함한다.

도 10에서 2열 구조의 계자부(410)는 도시되지 않았으나, 영구자석, 저온 또는 상온의 초전도자석, 또는 전자석 등에 의해 제공될 수 있으며, 바람직하게는 2열의 계자부(410)는 서로 180ㅀ의 위상차를 갖도록 배치되는 것이 바람직할 것이다.

그리고, 도 5a의 2열의 전기자부(420)는 수송라인(130)을 중심으로 서로 대향되도록 배치되나, 도 5b 및 도 5c에서는 2열의 전기자부(420)는 서로 평행하게 배치되므로 도 10의 전기자부(421)(422)의 배치와 동일하므로 도 5a의 전기자부의 배치는 도 10의 전기자부의 배치와 모순되는 것은 아닌 것이다.

제2계자부(510)는 영구자석, 초전도자석, 전자석 등에 의해 제공될 수 있으며, 초전도자석 또는 전자석이 이용되는 경우에는 필요한 전류를 공급시킬 수 있는 전원장치가 부가될 수 있음은 자명하게 이해될 수 있다.

도 10의 전기자부(421)(422)는 수송라인(130)을 따라서 2열의 계자부(410)와 각각 대응되어 2열로 마련되며, 수송라인(130)과 인접하여 마련되는 전력변환장치(미도시)에 의해 전원 공급이 이루어져 2상 동기신호에 의한 이동자계를 발생시켜 계자부(410)와의 상호작용에 의해 현수차량(300)의 주행에 필요한 추진력이 제공되게 한다.

도 10과 도 11 예시된 것과 같이, 제1열 전기자부(421)와 제2열 전기자부(422)는 각각 주행궤도의 길이방향으로 일정 구간마다 꼬임이 있도록 권선되어 서로 이웃하는 구간은 자계 방향이 서로 반대 방향인 a상 코일부(421a)(422a)와, a상 코일부와 동일하게 구성되되 길이 방향으로 90ㅀ(d/4)의 위상차를 갖도록 마련되는 b상 코일부(421b)(422b)에 의해 제공될 수 있다. 제1열 전기자부(421)와 제2열 전기자부(422)는 구조적으로 동일하게 마련된다.

참고로, 도 11에서 각 전기자부를 구성하는 a상 코일부(421a)(422a)와 b상 코일부(421b)(422b)는 이해를 돕기 위하여 따로 도시되어 있으나, 각 열의 전기자부의 a상 코일부(421a)(422a)와 b상 코일부(421b)(422b)는 도 3과 같이 90ㅀ(d/4)의 위상차를 가지며 겹쳐진 구조를 갖는다.

전력변환장치는 각 열의 a상 코일부(421a)(422a)에 전원을 공급하는 제1전력변환장치와, 각 열의 b상 코일부(421b)(422b)에 전원을 공급하는 제2전력변환장치로 구성될 수 있다.

특히 본 발명에서 2열의 전기자부(421)(422) 사이에는 현수차량(300)의 이동시에 제2계자부(510)에서 발생되는 계자자속에 의해 유도되는 기전력을 검출할 수 있는 서치코일부(520)가 마련됨을 주요 기술상의 특징으로 한다.

본 발명에서 서치코일부(520)는 도5a 내지 도 5c에서 볼 수 있듯이 王 또는 ■ 형상의 수송라인(130)의 저면의 가운데에 배치되고 그 위치는 바람직하게는 수송라인(130)의 정중앙에 배치되어 결과적으로 2열의 전기자부(421)(422) 사이의 가운데를 따라서 배치되는 결과가 됨으로써 서치코일부(520)는 제2계자부(510)에서 발생되는 계자자속에 의한 유도기전력만을 검출할 수가 있다.

따라서, 본 발명에서 서치코일부(520)는 2열의 전기자부(421)(422) 사이에 배치됨으로써, 전기자부에서 발생될 수 있는 노이즈를 제거하기 위하여 별도의 필터회로를 부가할 필요가 없게 되는 장점이 있다.

서치코일부(520)는 길이 방향으로 일정 간격마다 반복되어 절곡 또는 만곡된 형태를 갖는 단선(single line) 구조에 의해 제공될 수 있으며, 크기(간격 등)와 형태는 다양하게 변형이 가능할 수 있다. 한편, 서치코일부(520)에 유도되는 유도기전력을 크게 하기 위하여 연선이 사용될 수도 있을 것이다.

도 10에 예시된 것과 같이, 서치코일부(520)는 일정 간격마다 절곡된 단선 구조를 보여주고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 부분적으로 만곡, 또는 절곡부 없이 만곡된 형태를 가질 수 있다.

도 5a와 도 12에 예시된 것과 같이, 바람직하게는, 서치코일부(520)는 현수차량(300)의 제2계자부(510) 보다는 폭이 적어도 같거나 더 큰 것(W1≤W2)을 특징으로 한다.

도 12를 참고하면, 현수차량(300)과 함께 제2계자부(510)가 도면의 우측으로 이동하게 되면, 제2계자부(510)의 이동 시에 자극 방향에 따라서 진행 방향에 대해 서치코일부(520)의 우측 구간(520a)과 좌측 구간(520b)은 서로 반대 방향으로 유도기전력이 발생된다.

도 14의 (a)는 서치코일부(520)에서 검출되어 출력된 파형을 예시한 도면으로써, 사인 형태(sinusoidal)의 파형이 출력된다.

한편, 도 14의 (b)는 전력변환장치에서 전기자부로 출력되는 파형을 예시한 것으로써, 구형파(square wave)의 교류 전류가 사용될 수 있으며, 또는 직류 펄스 전류가 사용될 수 있다.

다시 도 11을 참고하면, 제어부는 서치코일부(520)에서 검출된 신호를 수신하게 되며, 검출된 신호를 펄스로 변환하고 그 펄스 신호를 카운트하여 제2계자부(510)의 위치, 즉 현수차량(300)의 위치를 결정할 수 있다.

특히 도 11에서 제어부(530)는 서치코일부(520)로부터 검출된 신호에 따라 결정된 현수차량(300)의 위치정보를 이용하여 2열의 전기자부(421)(422)에 인가되는 전원을 공급하는 전력변환장치(600)를 제어함으로써 현수차량(300)의 제어가 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제어부(530)는 서치코일부(520)로부터 수신되는 검출신호를 카운트하여 현수차량(300)의 위치를 결정하게 되며, 한편 제어부(530)는 현수차량(300)이 정지 시에 추진자석인 계자부(410)가 a상 코일부에 위치하는지 b상 코일부에 위치하는지를 결정할 수 있다.

따라서, 정지 시에 추진자석인 계자부(410)가 a상 코일부 상에 정지하였을 경우에는 b상 코일부에 +/- 방향의 전원이 공급되도록 전력변환장치(600)를 제어함으로써 전후진을 결정할 수 있다.

정지 시에 추진자석인 계자부(410)가 b상 코일부 상에 정지하였을 경우에는 a상 코일부에 +/- 방향의 전원이 공급되도록 전력변환장치(600)를 제어함으로써 전후진을 결정할 수가 있다.

이와 같이 제어부(530)는 서치코일부(520)에 의해 검출된 위치정보를 이용하여 정지 시에 추진자석인 계자부(410) 위치에 따라서 a상 코일부(421a)(422a)와 b상 코일부(421b)(422b)의 전원의 극성을 바꾸지 않고 연속적으로 공급하여 현수차량(300)의 정지 상태를 구현할 수가 있다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 2상2열 리니어 펄스 모터 추진시스템의 위치검출장치의 구성을 보여주는 도면이다.

도 13에 예시된 것과 같이, 본 발명에서 서치코일부(521)(522)는, 길이 방향으로 일정 간격마다 반복되어 절곡 또는 만곡된 형태를 갖는 단선구조인 제1서치코일(521)과; 제1서치코일(521)과 동일하게 구성되되 길이 방향으로 180ㅀ의 위상차를 갖도록 마련되는 제2서치코일(522)로 구성될 수 있다.

제1,2서치코일(521)(522)은 서로 전기적으로 절연되어 제2계자부(510)의 계자자속에 의한 유도기전력을 각각 검출하게 되며, 제1,2서치코일(521)(522)의 검출신호는 앞서의 실시예에서와 같이 제어부로 전달된다.

제어부는 제1,2서치코일(521)(522)로부터 검출된 신호를 각각 수신하여 현수차량(300)의 위치를 결정하게 되며, 두 개의 서치코일로부터 현수차량(300)의 위치를 결정하게 되므로 현수차량(300)의 위치 결정에 대한 신뢰성을 높일 수가 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 위치검출장치는 2상2열 구조의 리니어 펄스 모터 추진시스템에 있어서 제1,2서치코일(521)(522)과 대향되도록 현수차량(300) 바닥의 상면에 마련된 제2계자부(510)의 계자자속에 의한 유도기전력을 검출하여 현수차량(300)의 위치결정이 가능하다.

본 실시예에서 현수차량(300)은 고가의 교각을 따라 주행 가능한 주지의 현수식 차량일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 현수차량(300)의 형태에 제한 없이 2상2열 구조의 리니어 펄스 모터 추진을 이용한 현수차량(300)에 모두 적용이 가능할 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

C: 컨테이너 100: 교각부
110: 수직기둥 120: 수평보
130: 수송라인 135: 가이드레일
140: 방향전환기 141: 지지대
142: 회전축 143: 회전레일
150: 돌출부 151: 지지케이블
160: 교차점 200: 선형 베어링부
210: 구름재 220: 윤활유 공급기
300: 현수차량 310: 몸체
312,315: 링크바 313,316: 힌지축
314,317: 회전연결축 320: 화물리프터
400: 구동부 410: 계자부
420: 전기자부 500: 위치검출부
510: 제2계자부 520: 서치코일부
530: 제어부

Claims (8)

1. 다수개의 열로 나란히 배치되는 복수개의 수직기둥과, 수직기둥의 상부 끝단을 인접열의 최단거리끼리 서로 연결시키는 복수개의 수평보와, 길이방향으로 길게 형성되고 복수개의 수평보와 교차되면서 수평보의 저면에 고정 지지되며 양 측에 가이드레일이 형성되는 수송라인, 을 포함하는 교각부;와,
   교각부 양측의 가이드레일에 각각 구비되어 가이드레일을 따라 이동되는 선형 베어링부;와,
   상부로 개방되고 길이방향으로 일정 길이만큼 길게 형성되어 상기 수송라인이 내포되는 공간이 형성되며 상부 양 끝단이 상기 선형 베어링부에 각각 고정 연결되어 하중이 지지되는 몸체와, 몸체 저면에 구비되는 화물리프터, 를 포함하는 현수차량;과,
   상기 현수차량 몸체의 안쪽 양측 각각에 길이방향으로 마련되어 자계를 발생시키는 계자부와, 상기 계자부에 대면되도록 상기 수송라인의 양측에 부착되어 계자부와의 상호작용으로 현수차량의 추진력을 발생시키는 전기자부를 포함하는 구동부;및,
   상기 현수차량의 바닥면에 마련되는 제2계자부와, 제2계자부와 대면되도록 상기 수송라인의 저면에 설치되어 제2계자부의 계자자속에 의해 유기된 기전력을 검출시키는 서치코일부와, 상기 서치코일부에서 검출된 신호를 수신하여 상기 현수차량의 위치를 결정지우는 제어부, 로 구성되는 위치검출부;를 포함하는 화물이송장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 선형 베어링부의 구름재는 볼 베어링 또는 롤러 베어링이며, 선형 베어링부는 구름재에 공급되는 윤활유 공급기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화물이송장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 현수차량의 몸체는 수직방향으로 복수개로 분할되고, 분할되는 몸체의 개개의 분할부위는 인접되는 분할부위와 서로 힌지 축으로 교차 연결되는 복수개의 링크바로 연결되며, 상기 선형 베어링부의 구름재는 상기 몸체의 개개의 분할부위 각각에 분산 배치되는 것을 특징으로 하는 화물이송장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 수송라인은 복수개가 격자를 이루도록 배치되어 서로 교차점이 형성되고, 상기 교각부는 교차점에서 현수차량의 방향을 전환시키는 방향전환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화물이송장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 서치코일부는, 길이 방향으로 일정 간격마다 반복되어 절곡 또는 만곡된 형태를 갖는 단선 또는 연선 구조인 것을 특징으로 하는 화물이송장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 서치코일부는, 길이 방향으로 일정 간격마다 반복되어 절곡 또는 만곡된 형태를 갖는 단선 또는 연선 구조인 제1서치코일과; 상기 제1서치코일과 동일하게 구성되되 길이 방향으로 180ㅀ의 위상차를 갖도록 마련되는 제2서치코일로 구성되는 것을 특징으로 하는 화물이송장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 서치코일부는 현수차량의 제2계자부 보다는 폭이 최소한 같거나 더 큰 것을 특징으로 하는 화물이송장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 서치코일부로부터 수신받는 검출신호를 카운트하여 현수차량의 위치를 결정하며, 현수차량은 정지 위치에 따라서 상기 전기자부의 2상 신호 중에 어느 하나의 위상 전원 공급만으로 전 후진 여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 화물이송장치.

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